化学性质
多杀菌素是一种浅灰白色固体结晶,具有轻微陈腐泥土气味。其蒸气压约为1.3×10^-10 Pa。在pH值为7.74的水溶液中,对金属和金属离子相对稳定,28天内没有显著变化。在土壤中的光降解半衰期为9~10天;而在水中,其光解半衰期小于1天。多杀菌素在pH值5~7范围内相对稳定,在pH值9时半衰期大于200天。
这种生物杀虫剂主要由多个组分组成,其中A和D为主要成分。刺糖菌素A的熔点为84~99.5℃,蒸气压约为3.2×10^-10 Pa,在不同pH值条件下的溶解度分别为:pH=5.0时290 mg/L、pH=7.0时235 mg/L、pH=9.0时16 mg/L;在相应pH值条件下的分配系数分别为2.8、4.0和5.2。多杀菌素D的熔点为161.5~170℃,蒸气压约为2.1×10^-10 Pa,在不同pH值条件下的溶解度分别为:pH=5.0时29 mg/L、pH=7.0时0.332 mg/L、pH=9.0时0.053 mg/L;分配系数在相应pH值条件下均为3.2、4.5和5.2。
用途
多杀菌素是一种新型的生物杀虫剂,具有独特的化学结构,并且兼具安全性和速效性。它因低毒性、低残留以及高安全性而获得了美国“总统绿色化学品挑战奖”。其作用机理是通过刺激昆虫的神经系统,导致非功能性肌肉收缩、衰竭,并伴随颤搐和麻痹。这与烟碱对乙酰胆碱受体的激活一致,同时也作用于γ-氨基丁酸受体,进一步提高其杀虫效果。这种独特的杀死模式使其备受青睐。
多杀菌素能有效控制鳞翅目(如小菜蛾、甜菜夜蝶等)、双翅目和缨翅目的害虫,也能很好地防治鞘翅目和直翅目中某些大量吞食叶片的害虫种类。然而,它对刺吸式昆虫和螨类无效。
生产方法
多杀菌素主要由新微生物多杀菌多孢菌(Saccharopolyspora spinosa)或其产生突变株在复合培养基或合成培养基上产生气生菌丝体。该菌种的种子培养基成分包括:酶解大豆水解液3%,酵母膏0.3%,MgSO4·H2O 0.2%,葡萄糖0.5%,麦芽糖0.4%,去离子水1L,经过121℃灭菌30分钟后接种量为10%。在大规模生产中,优选的碳源包括葡萄糖、麦芽糖、核糖、木糖、果糖、半乳糖、甘露糖、甘露醇、可溶性淀粉、马铃薯糊精、油酸甲酯和各种油类;优选的氮源则为棉子糖、胨化牛奶和消化大豆粉,也可以使用鱼粉、玉米浸液、酵母膏或水解酪蛋白、牛肉膏等。培养基中应加入能产生锌离子、钠离子、镁离子、铵离子、氯离子、碳酸根离子、硫酸根离子、硝酸根离子等常规可溶性盐的无机盐,还应有微生物所需的其他营养成分。在pH值5~7范围内,多杀菌素较为稳定。
经7~10天发酵后,在发酵液中加入等体积丙酮,过滤去除菌体,调节滤液pH至13后进行树脂吸附分离。用0~95%甲醇:乙腈=1:1(含0.1%乙酸钠)溶液梯度洗脱多杀菌素A和D,分段收集洗脱液以获得含有这两种成分的洗脱液,并通过浓缩得到多杀菌素浓缩液。随后将此浓缩液用石油醚稀释上硅胶色谱柱,再用石油醚和甲醇梯度洗脱分离出多杀菌素A和D。
分析检测
使用高效液相色谱仪(HPLC)进行定量分析,采用ODS-AO柱、乙腈/甲醇/水=40/40/20(含0.05%乙酸铵)作为流动相,流速为3 mL/min,并在250 nm波长下检测。